柴曉利 張臣 豐慶春

(湖南省腦科醫(yī)院心血管內(nèi)科，湖南 長沙 410015)

心臟瓣膜疾病是由多種病因引起的瓣膜損害，導(dǎo)致瓣膜狹窄和/或關(guān)閉不全所致的心臟病[1-2]，嚴(yán)重威脅患者的生命安全。心臟瓣膜置換術(shù)是臨床上治療心臟瓣膜疾病的一種有效方法[3-5]，盡管目前中國心臟瓣膜置換術(shù)發(fā)展已十分成熟，患者的治愈率逐年上升[6]，但老年(>60周歲)重癥患者的病程較長[7]，心功能較差，心肌損害嚴(yán)重[8]，圍手術(shù)期的并發(fā)癥較多，術(shù)后更易發(fā)生低心排血量綜合征(low cardiac output syndrome，LCOS)，這是導(dǎo)致患者圍手術(shù)期死亡的一個重要原因[9-10]。為了更好地了解LCOS的發(fā)病機(jī)制，探討其發(fā)生的相關(guān)危險因素，減少發(fā)病率，本研究對125例老年重癥心臟瓣膜疾病患者手術(shù)治療的相關(guān)臨床資料進(jìn)行回顧性分析，探討患者術(shù)后LCOS的發(fā)生情況及危險因素。

1 資料與方法

1.1 病例資料

選取2015年7月—2022年1月于湖南省腦科醫(yī)院行心臟瓣膜手術(shù)的重癥心臟瓣膜疾病患者251例作為研究對象，其中男性137例，女性114例，年齡60～75歲，平均年齡(64.32±12.56)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)符合心臟瓣膜疾病的診斷標(biāo)準(zhǔn)[11]；(2)左心室舒張末期內(nèi)徑(left ventricular end diastolic diameter，LVEDD)>70 mm，左心室收縮末期內(nèi)徑(left ventricular end systolic diameter，LVESD)>50 mm；(3)LVEDD≤40 mm或左心室舒張期末容積指數(shù)≤50 mL/m2；(4)多器官功能損害；(5)急診手術(shù)或二次手術(shù)；(6)需同期行冠狀動脈旁路移植術(shù)等；(7)年齡在60周歲以上，紐約心功能分級Ⅳ級，左室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)≤40%；(8)心胸比例≥0.7。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)術(shù)前有嚴(yán)重神經(jīng)損傷者；(2)骨科損傷無法活動者；(3)合并心臟惡病質(zhì)者；(4)血流動力學(xué)不穩(wěn)定者。本研究獲湖南省腦科醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有納入本研究患者及其家屬均知情并簽署知情同意書。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn)

符合以下所有項(xiàng)目即為心臟瓣膜疾?。?1)有明確的勞力性呼吸困難和刺激性干咳，有胸痛、心悸或右心衰竭的表現(xiàn)；(2)有明顯的心前區(qū)收縮期或舒張期雜音；(3)胸片發(fā)現(xiàn)心影有不同程度的增大，心電圖有心房顫動、期前收縮以及心肌缺血的改變；(4)超聲心動圖發(fā)現(xiàn)心臟瓣膜狹窄或關(guān)閉不全。

符合以下兩項(xiàng)及以上即為LCOS[12]:(1)收縮壓下降超過術(shù)前基礎(chǔ)血壓的20%或以上，持續(xù)2 h或以上；尿量<0.5 mL/(kg·h)，持續(xù)2 h或以上；(2)中心靜脈壓>1.73 kPa，持續(xù)2 h或以上；(3)中心體溫與體表體溫差值>5 ℃，持續(xù)2 h或以上，導(dǎo)致四肢發(fā)涼；(4)心臟指數(shù)<2.5 L/(min·m2)。

1.3 臨床資料收集

通過查閱電子病歷收集納入患者的基本臨床資料。一般資料包括年齡、性別、高血壓、冠心病、吸煙史、體重指數(shù)(body mass index，BMI)、糖尿病、腎功能不全、腦血管疾病、心房顫動、血脂異常、感染性心內(nèi)膜炎、紐約心功能分級、術(shù)前N末端腦鈉肽前體(N-terminal pro-brain natriuretic peptide，NT-proBNP)水平以及術(shù)前超聲心動圖檢測結(jié)果[LVEDD、LVESD、肺動脈壓(pulmonary artery pressure，PAP)、LVEF和左心房內(nèi)徑(left atrial diameter，LAD)]；手術(shù)資料包括二次手術(shù)、體外循環(huán)時間、主動脈阻斷時間和呼吸機(jī)輔助時間；術(shù)后資料包括失血比(失血量/總血容量，總血容量占全身體重的7%～8%)、ICU停留時間和呼吸機(jī)輔助時間等以及肌酐(creatinine，Cr)、總膽固醇(total cholesterol，TC)、低密度脂蛋白膽固醇(low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C)、甘油三酯(triglyceride，TG)、高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C)、空腹血糖(fasting blood glucose， FBG)和血尿素氮(blood urea nitrogen，BUN)。

1.4 訓(xùn)練集與測試集分組

對251例老年重癥心臟瓣膜疾病患者采用計算機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)法以2:1的比例分為訓(xùn)練集(167例)和測試集(84例)，訓(xùn)練集用于構(gòu)建LCOS預(yù)測模型，測試集用于驗(yàn)證模型預(yù)測效能。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 訓(xùn)練集與測試集基線資料比較

對比訓(xùn)練集和測試集患者性別、年齡和BMI等基線資料，差異均不具有統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1 訓(xùn)練集與測試集患者一般臨床資料比較

2.2 術(shù)后LCOS的單因素分析

訓(xùn)練集167例患者都有不同程度的心排血量下降的情況，其中45例出現(xiàn)LCOS，發(fā)生率為26.95%。以術(shù)后是否發(fā)生LCOS分為LCOS組和非LCOS組。LCOS組患者和非LCOS組患者性別、BMI、NT-proBNP、LVEDD、LVESD、LAD、高血壓、糖尿病史、血脂異常、吸煙史、肝大、心房顫動和手術(shù)方式等比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；兩組患者年齡、術(shù)前紐約心功能分級Ⅳ級、PAP、腦血管疾病、合并腎功能不全、術(shù)前心律失常、術(shù)前LVEF、失血比、體外循環(huán)時間、主動脈阻斷時間和ICU停留時間的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表2。

表2 兩組患者術(shù)后LCOS單因素分析

2.3 兩組患者實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)比較

經(jīng)年齡校準(zhǔn)后，LCOS組患者Cr、TC、TG、LDL-C、HDL-C、FBG和BUN水平差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表3。

表3 兩組患者實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)比較

2.4 術(shù)后LCOS的多因素邏輯回歸分析

以心臟瓣膜手術(shù)后是否發(fā)生LCOS為因變量，對單因素分析中差異有統(tǒng)計學(xué)意義的指標(biāo)(年齡≥70歲、術(shù)前紐約心功能分級Ⅳ級、PAP、術(shù)前合并腎功能不全、主動脈阻斷時間、失血比、體外循環(huán)時間、術(shù)前心律失常、腦血管疾病史、術(shù)前LVEF和ICU停留時間等)進(jìn)行多因素邏輯回歸分析，結(jié)果顯示：年齡、術(shù)前紐約心功能分級Ⅳ級、術(shù)前合并腎功能不全、體外循環(huán)時間和失血比為重癥心臟瓣膜疾病患者行心臟瓣膜置換術(shù)后發(fā)生LCOS的獨(dú)立危險因素(P<0.05)，見表4。

表4 術(shù)后LCOS多因素分析

2.5 建立預(yù)測患者術(shù)后LCOS模型

基于訓(xùn)練集老年重癥心臟瓣膜疾病患者術(shù)后出現(xiàn)LCOS的危險因素構(gòu)建列線圖模型，用于預(yù)測患者術(shù)后出現(xiàn)LCOS的概率，見圖1。對比列線圖后可知，年齡≥70歲積46.18分，術(shù)前紐約心功能分級Ⅳ級積48.39分，失血比>20%積61.84分，體外循環(huán)時間>120 min積52.18分，術(shù)前合并腎功能不全積45.12分。5項(xiàng)總分為253.71分，故對應(yīng)的LCOS風(fēng)險值為0.82，預(yù)測術(shù)后出現(xiàn)LCOS的概率為82%。

圖1 預(yù)測老年重癥心臟瓣膜疾病患者術(shù)后LCOS的列線圖模型

2.6 模型驗(yàn)證

對本研究建立的列線圖模型的校準(zhǔn)度和有效性進(jìn)行評價，訓(xùn)練集的CI為0.736(95%CI0.683～0.865)，測試集CI為0.745(95%CI0.640～0.812)。校準(zhǔn)圖中實(shí)際曲線與理想曲線較為貼合，表明該列線圖模型在預(yù)測LCOS的發(fā)生風(fēng)險值上表現(xiàn)出良好的預(yù)測符合度，見圖2。

注：圖A為訓(xùn)練集列線圖模型校準(zhǔn)圖，圖B為測試集列線圖模型校準(zhǔn)圖。

從CNN在不同迭代周期下的5折交叉驗(yàn)證平均識別錯誤率變化趨勢可知，在300個周期后錯誤率逐漸穩(wěn)定，表明該列線圖模型在預(yù)測LCOS的發(fā)生風(fēng)險上具有較高的準(zhǔn)確性，見圖3。

圖3 CNN在不同迭代周期下的5折交叉驗(yàn)證平均識別錯誤率變化趨勢

ROC曲線結(jié)果顯示，訓(xùn)練集列線圖模型的曲線下面積(area under the curve，AUC)為0.743(95%CI0.692～0.817)，測試集的AUC為0.712(95%CI0.684～0.823)，見圖4。

注：圖A為訓(xùn)練集列線圖模型ROC曲線，圖B為測試集列線圖模型ROC曲線。

3 討論

隨著醫(yī)學(xué)水平的提高以及人口老齡化[13]，心臟瓣膜手術(shù)在老年患者中已普遍開展[14]，年齡問題不再是手術(shù)的禁忌，但對于老年重癥患者，在心臟瓣膜手術(shù)后常出現(xiàn)多種并發(fā)癥，其中LCOS是術(shù)后最常見且致死率較高的并發(fā)癥之一[15]。該病由于心肌功能障礙導(dǎo)致全身灌注不足，其結(jié)果是細(xì)胞水平氧傳遞和氧消耗之間的不平衡，導(dǎo)致代謝性酸中毒[16]。老年患者由于病史較長、體質(zhì)較弱、心功能差、心肌受損較為嚴(yán)重且常伴其他臟器功能的衰退[17]，在接受心臟瓣膜置換術(shù)后更易出現(xiàn)LCOS，手術(shù)死亡率為14.5%[18]，屬于高危人群[19]。因此，探討老年重癥患者術(shù)后發(fā)生LCOS可能的危險因素對于降低其術(shù)后的發(fā)病率以及患者的死亡率具有重要意義。

有研究[20]顯示，年齡是心臟手術(shù)早期預(yù)后的重要預(yù)測因子。在本研究中發(fā)現(xiàn)LCOS組患者的年齡顯著大于非LCOS組，為患者術(shù)后發(fā)生LCOS的獨(dú)立危險因素。這可能是由于隨著年齡的增長，機(jī)體臟器生理功能逐年減退，高齡患者的各器官功能處于代償邊緣或失代償，在心臟瓣膜手術(shù)后易造成多器官衰竭，心功能水平下降，術(shù)后出現(xiàn)LCOS的概率更大。另有研究[21]顯示，如患者術(shù)前合并有嚴(yán)重腎功能不全，那么患者腎臟的排泄功能和心功能障礙會導(dǎo)致鈉潴留。本研究結(jié)果顯示，LCOS組中合并腎功能不全的患者人數(shù)占比顯著高于非LCOS組，多因素分析發(fā)現(xiàn)合并腎功能不全為患者術(shù)后發(fā)生LCOS的獨(dú)立危險因素。這可能是由于鈉潴留引發(fā)的高容量狀態(tài)導(dǎo)致患者全身血壓下降，從而進(jìn)一步引發(fā)LCOS。Sunny等[22]的研究結(jié)果表明，心臟瓣膜疾病術(shù)后LCOS的發(fā)生可能與術(shù)中出血量以及術(shù)后體外循環(huán)相關(guān)。當(dāng)患者處于體外循環(huán)的過程中，機(jī)體暫時休克，這時心肌缺血再灌注會造成患者全身的炎癥反應(yīng)，對心肌造成嚴(yán)重?fù)p傷，同時體外循環(huán)和再灌注損傷還會造成肺水腫以及氧合受損。因此，體外循環(huán)時間的延長會使患者術(shù)后發(fā)生LCOS的概率明顯增大。而當(dāng)患者在術(shù)中及術(shù)后失血量過多時，機(jī)體的攜氧能力下降，易導(dǎo)致術(shù)后心肌缺血缺氧[23]，同樣增加了術(shù)后LCOS的發(fā)生概率，這與本研究結(jié)果一致。

基于老年重癥患者術(shù)后發(fā)生LCOS的獨(dú)立危險因素建立了列線圖模型，列線圖訓(xùn)練集和測試集CI分別為0.736(95%CI0.683～0.865)和0.745(95%CI0.640～0.812)，AUC分別為0.743(95%CI0.692～0.817)和0.712(95%CI0.684～0.823)，從CNN在不同迭代周期下的5折交叉驗(yàn)證平均識別錯誤率變化趨勢可知，在300個周期后錯誤率逐漸穩(wěn)定。表明該列線圖模型具有較高的區(qū)分度和準(zhǔn)確性，在一定程度上可作為臨床老年重癥心臟瓣膜疾病患者術(shù)后出現(xiàn)LCOS的輔助預(yù)測工具。

綜上所述，老年重癥患者的臟器功能處于代償邊緣，屬高危人群，為降低老年重癥患者心臟瓣膜手術(shù)后出現(xiàn)LCOS的概率，術(shù)前準(zhǔn)備充分，盡量縮短體外循環(huán)時間和主動脈阻斷時間，減少術(shù)中出血量，加強(qiáng)心肌保護(hù)等措施十分必要。